设计与实现：含异步清0和同步使能的4位加法计数器

"实验一 含异步清0 和同步使能的4位加法计数器" 实验一的核心内容是设计一个具有异步清零和同步使能功能的4位加法计数器。这个计数器在电子设计自动化（EDA）软件环境下实现，特别是使用了SIGNALTAPII工具进行设计、仿真和测试。设计的目标是在接收到特定输入信号时，能够按照预设逻辑执行计数操作。 首先，设计者需要创建一个名为CNT4B的工程。在创建过程中，需要注意工程的保存位置不能位于软件安装目录下，而是应该以个人学号命名的文件夹内，项目名称与顶层实体名一致，即CNT4B。在工程配置中，选择对应于DE2实验平台的FPGA目标器件，这里是CycloneII系列的EP2C35F672C6。选择软件自带的综合仿真工具以进行设计验证。 接下来，我们需要编写VHDL代码来实现4位加法计数器。该计数器包含以下关键功能： 1. 异步复位（RST）：当复位信号RST为高电平时，计数器会立即清零，所有输出（OUTY[3 downto 0]）置为0，无论使能信号ENA的状态如何。 2. 同步使能（ENA）：只有在使能信号ENA为高电平时，计数器才会在每个时钟脉冲(CLK)上升沿增加计数值。 3. 时钟输入（CLK）：提供计数的同步时序，时钟信号用于控制计数器的递增。 4. 计数输出（OUTY[3 downto 0]）：表示当前的计数值，从0到15。 5. 进位输出（COUT）：当计数值达到最大（15）时，会产生一个进位信号。 为了便于测试，设计者通常会将输入信号如RST、ENA和CLK连接到实验板上的LED端口，以便通过观察LED的变化直观地了解计数器的工作状态。 设计完成后，需要编写测试用的VHDL波形文件（CNT4B.vwf），以模拟不同输入信号组合下的计数器行为。这涉及到对波形编辑窗口的配置，包括设置仿真时间（3us）、时钟周期（20ns）以及将输入输出端口添加到波形窗口中，以便在仿真过程中观察信号变化。 通过上述步骤，设计者可以确保4位加法计数器在各种条件下正确工作，包括异步复位、同步使能以及正常的计数过程。这不仅锻炼了设计者的VHDL编程能力，也强化了他们对数字逻辑和FPGA设计的理解。